客运专线铁路隧道工程围岩监控量测施工作业指导书

客运专线铁路隧道工程围岩监控量测施工作业指导书1目的现场监控量测是隧道施工管理的重要组成部分，它不仅能指导施工，预报险情，确保安全，而且通过现场监测获得围岩动态的信息（数据），为修正和确定初期支护参数，混凝土衬砌支护时间提供信息依据，为完善隧道工程设计与指导施工提供可靠的足够的数据。2编制依据⑴《客运专线铁路隧道工程施工指南》（TZ214-2005）⑵《新建铁路福厦线施工图设计文件》3适用范围适用于新建铁路福厦线双线隧道围岩监控量测。4量测项目隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类。选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他要求，有选择地进行。监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。按设计要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。根据本线隧道的特点，必测项目包括：⑴洞内、外观察；⑵二次衬砌前净空变化；⑶拱顶下沉；⑷地表下沉（浅埋隧道必测，H0≤2b时）；⑸二次衬砌后净空变化；⑹沉降缝两侧底板不均匀沉降；⑺洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测。选测项目应包括：⑴地表下沉（H0≥2b时）；⑵隧底隆起。5量测方法和要求根据设计文件、结合客运专线施工指南，制定本线隧道围岩量测方案。 拱顶下沉、收敛量测起始读数宜在3～6h内完成，其他量测应在每次开挖后12h内取得起始读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严禁爆破损坏。基底处理完毕经检测符合各项指标后，在仰拱回填顶面横断面上设3个测点，纵向每10m设一排，采用精密水准仪进行沉降观测。观测周期及观测时间根据现场实际情况确定。观测计划及观测方案应征得监理批准，观测结果异常时应立即报设计单位拿出处理意见，情况紧急时，应果断采取措施，确保施工安全。隧道浅埋地段地表下沉的量测宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设地表下沉观测点。测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次，取算术平均值作为观测值；每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录开挖里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。各项量测作业均应持续到变形基本稳定后2～3周后结束。对于膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。具体方法和要求见表1。6测点布置洞顶地表下沉量测断面布置见图1。洞内周边收敛量测布置见图2。拱部下沉、底部上拱、填充面下沉量测布置见图3。根据开挖方法不同，拱顶下沉和底部上鼓点应采用不同的布置方式，图3中1、2点的布置为采用CD、CRD法施工时左侧导坑开挖后的测点布置方式，3、4点为右侧分部开挖后的测点布置方式，中部点代表中隔壁拆除后的布点方式。采用其它开挖方法时，测点应根据施工情况进行合理布置，并能反映围岩、支护稳定状态，以指导施工。 表1量测项目及要求表测试时间3个月以上每次机械或人工开挖后及初期支护后。1～3次/月1～3次/月1～3个月1～2次/周1～2次/周15天～1个月1次/2天1次/2天1～15天1～2次/天1～2次/天观测点布置全长度开挖及初期支护进行中。隧道周边共设三条监测基线，沿纵向每10～30米设一组，如图所示，测点布置位置尽可能与地面观测点相一致。拱顶和隧底各设一测点，沿纵向每10～30米设一组，如图所示，测点布置位置尽可能与地面观测点相一致。填充面每30米设一组。方法、要求及工具岩性、结构面产状及支护裂缝观察和描述、地质罗盘。采用隧道周边位移计（或全站仪非接触观测法）量测。开挖后按图安设收敛杆件并进行编号，收敛杆件埋入土体深度不小于40cm。各测点设固定桩，其设置应在开挖或第一次喷射混凝土完成后迅速完成，采用水平仪、水准尺抄平测量。尽可能和地面相应位置点同时进行。填充面固定桩在填充混凝土完成后设置。项目名称地质及支护状态观察洞内周边水平收敛位移量测拱顶下沉及底部上鼓、仰拱填充面高程量测 应测项目表1量测项目及要求表续前表测试时间3个月以上1次/天1次/15天1～3个月15天～1个月1～15天观测点布置纵向沿隧道中线每10～20米左右设一个混凝土桩，横向按图所示布点安设混凝土桩。横断面位置依据衬砌类型并结合实际地形选择在横向地形变化较小和不受仰坡开挖影响的部位。并在洞顶山体变形范围以外设两个水准点，供洞顶测点抄平使用。洞内沉降缝每侧布设四个以上观测点，洞口布点视过渡段的情况而定，根据沉降曲线确定道床施作时间。方法、要求及工具采用精密水准仪，混凝土桩及水准基点要求按“铁路测量技术规则”办理，桩底应埋设于冻结线以下30～50cm。沉陷抄平应按以下几个阶段进行：⑴进洞前应将所有纵、横断面方向桩全部抄平一次。⑵开挖至量测断面20m、10m、5m时、⑶开挖至量测断面时、⑷开挖超过量测断面5m、10m、20m时、⑸至衬砌前每天测量一次。当出现沉陷值突然变大时，应酌情增加量测次数，进行监视。⑹衬砌后，应根据沉陷情况继续量测一段时间。三等水准测量 项目名称洞口及浅埋段、下穿高速公路段、洞顶地表沉陷量测沉降缝两侧底板不均匀沉降，洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测。应测项目 净空变化，拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等监控必测项目，应设置在同一断面。7监测资料整理、数据分析及反馈现场量测所取得的原始数据，不可避免的会具有一定的离散性，其中包含着测量误差。因此，应对所测数据进行一定的数学处理。数学处理的目的是：将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确定量测数据的可靠性；探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化的规律，判定围岩和初期支护系统稳定状态。在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。目前，回归分析是量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体方法如下：(1)将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见图4。 u(mm)u(mm)t(d)t(d)正常曲线反常曲线ab图4位移u-时间t的关系曲线图(2)若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。(3)当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。(4)各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。8监控量测管理围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按以下方法进行。⑴按变形管理等级指导施工，见表2。表2变形管理等级管理等级管理位移施工状态ⅢU2Uo/3停工，采取特殊措施后方可施工注：U为实测位移值；Uo为最大允许位移值。⑵根据位移变化速度判别净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于 0.15mm/d，围岩基本达到稳定。在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。⑶根据位移时态曲线的形态来判别当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。9监控量测质量保证措施⑴将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。⑵制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。⑶施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。⑷积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。⑸量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。⑹ 测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。